La biosynthèse des protéines et la relation protéine – caractère
Transcription, traduction et code génétique : comment un gène commande un caractère, l’exemple de la drépanocytose.
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La biosynthèse des protéines et la relation protéine – caractère
Module I : Le monde vivantSéquence 2 : Du gène à la protéineSéance 6 : Biosynthèse des protéines ; protéine et caractère
💡 Idée principale : un gène est une portion d’ADN qui porte l’information pour fabriquer une protéine. Dans le noyau, le gène est copié en ARN messager (transcription) ; dans le cytoplasme, les ribosomes lisent l’ARNm codon par codon et assemblent les acides aminés (traduction). La protéine obtenue détermine le caractère.
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Étapes résumées
Un gène = une séquence de nucléotides de l’ADN ; une protéine = une chaîne d’acides aminés.
Transcription (noyau) : un brin d’ADN est copié en ARNm (A→U, T→A, G→C, C→G).
Traduction (ribosomes) : chaque codon de 3 bases correspond à un acide aminé (code génétique).
Une mutation du gène peut changer la protéine, donc le caractère (drépanocytose).
Situation problème
À l’hôpital Laquintinie de Douala, le petit Junior, 6 ans, fait souvent des crises douloureuses et il est très fatigué. L’analyse de son sang montre des globules rouges en forme de faucille : il est drépanocytaire. Le médecin explique à ses parents, tous deux en bonne santé, que tout vient d’une seule « lettre » changée dans un gène de l’hémoglobine.
Consignes :
Relève le problème posé.
Qu’est-ce qu’un gène et où se trouve-t-il ?
Comment une seule « lettre » de l’ADN peut-elle changer la forme des globules rouges ?
le problèmel’ADNla protéine
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Compétence visée
Sensibiliser sur l’importance de l’information génétique dans l’expression des caractères héréditaires.
Objectifs de la leçon
Définir gène, protéine et code génétique.
Décrire les étapes de la biosynthèse des protéines.
Établir la relation gène – protéine – caractère à partir de la drépanocytose.
Les protéines, molécules du caractère
1. Qu’est-ce qu’une protéine ?
Une protéine est une longue chaîne d’acides aminés (il en existe 20 sortes) liés les uns aux autres. L’ordre des acides aminés, ou séquence, donne à chaque protéine sa forme et son rôle : hémoglobine qui transporte l’O₂, enzymes de la digestion, anticorps, kératine des cheveux, mélanine fabriquée grâce à une enzyme…
Exemple : la couleur de la peau dépend de la mélanine, fabriquée grâce à une enzyme, la tyrosinase : sans tyrosinase active, la personne est albinos.
2
Gène
portion d’ADN, située à un endroit précis d’un chromosome (locus), qui contient l’information nécessaire à la fabrication d’une protéine.
l’objectifles protéinesla peau
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La biosynthèse des protéines
Activité 1 : du noyau au cytoplasme
L’ADN ne sort jamais du noyau, mais les protéines sont fabriquées dans le cytoplasme. Observe le document 1.
Document 1 : les étapes de la synthèse d’une protéine dans une cellule.
Où se déroule la transcription ? la traduction ?
Quelle molécule fait le lien entre le noyau et le cytoplasme ?
Ce qu’il faut comprendre : dans le noyau, un brin du gène est copié en ARN messager : c’est la transcription. L’ARNm sort par les pores du noyau et va vers les ribosomes du cytoplasme où il est lu : c’est la traduction. L’ARNm est le messager entre gène et protéine.
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Les deux étapes
1
Transcription (noyau)
L’ADN s’ouvre au niveau du gène ; un ARNm complémentaire est fabriqué (A→U, T→A, G→C, C→G).
2
Migration
L’ARNm quitte le noyau par les pores nucléaires.
3
Traduction (ribosomes)
Le ribosome lit l’ARNm 3 bases par 3 bases (codon) et accroche les acides aminés correspondants.
4
Fin
Arrivé à un codon stop, le ribosome libère la protéine.
l’ARN messagerles organitesle cortex
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Activité 2 : lire le code génétique
Le document 2 montre la traduction d’un court ARNm. Le code génétique fait correspondre chaque codon à un acide aminé.
Document 2 : traduction d’un ARNm en chaîne d’acides aminés (extrait du code génétique).
Combien de bases forment un codon ?
Combien d’acides aminés comporte la protéine obtenue ? Pourquoi pas six ?
Ce qu’il faut comprendre : un codon est un groupe de 3 bases de l’ARNm qui correspond à un acide aminé. La protéine compte 5 acides aminés : le 6e codon (UAA) est un codon stop qui arrête la traduction. Le code génétique est le même chez presque tous les êtres vivants : il est universel.
3. Extrait du code génétique
Codon(s) de l’ARNm
Acide aminé
AUG
Méthionine (Met) – début
GAA, GAG
Acide glutamique (Glu)
GUA, GUG
Valine (Val)
CCU, CCG
Proline (Pro)
UAA, UAG, UGA
Stop (fin de la protéine)
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Relation gène – protéine – caractère : la drépanocytose
Activité 3 : une lettre qui change tout
Le document 3 compare le gène de l’hémoglobine, l’hémoglobine et les globules rouges d’une personne saine et d’une personne drépanocytaire.
Document 3 : de la mutation du gène de l’hémoglobine au caractère « drépanocytose ».
Quelle différence observe-t-on au niveau de l’ADN ? de la protéine ?
Explique comment cette différence aboutit à la maladie.
Ce qu’il faut comprendre : une seule base du gène est changée (A → T) : c’est une mutation. Le 6e codon de l’ARNm devient GUG et code la valine au lieu de l’acide glutamique. L’hémoglobine S forme des fibres qui déforment les globules rouges en faucille : ils se cassent et bouchent les petits vaisseaux (anémie, crises douloureuses).
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Exemple guidé
Un brin d’ADN transcrit porte la séquence TAC CTC TTA. Donne l’ARNm puis la chaîne d’acides aminés (codons : AUG = Met, GAG = Glu, AAU = Asn).
Solution : Transcription (A→U, T→A, G→C, C→G) : ARNm = AUG GAG AAU. Traduction avec le code : AUG = Met ; GAG = Glu ; AAU = Asn. Protéine : Met – Glu – Asn.
La drépanocytose au Cameroun
Environ 2 à 3 % des enfants naissent drépanocytaires et près d’une personne sur cinq porte le gène sans être malade.
Le test d’électrophorèse de l’hémoglobine avant le mariage permet aux couples de connaître leur risque.
Bonne hydratation, suivi médical, acide folique et prévention du paludisme améliorent la vie des malades.
la drépanocytosela familleles hématies
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Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Un gène est une portion d’ADN qui commande la fabrication d’une protéine.
La transcription (noyau) copie le gène en ARNm ; la traduction (ribosomes) le lit en protéine.
Le code génétique : 1 codon (3 bases) = 1 acide aminé ; il existe des codons début et stop.
La séquence des acides aminés fixe la forme et le rôle de la protéine, donc le caractère.
Une mutation du gène peut modifier la protéine et le caractère (ex. : drépanocytose).
Vocabulaire à connaître
Transcriptioncopie d’un gène en ARN messager dans le noyau.Traductionlecture de l’ARNm par les ribosomes pour assembler une protéine.Codongroupe de 3 bases de l’ARNm codant un acide aminé.Code génétiquecorrespondance entre codons et acides aminés.Mutationmodification de la séquence de l’ADN.
je retiensles acidesles adolescents
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Je m’évalue
1. Où se déroule la traduction ?
2. Transcris l’ADN : T A C G G T.
3. Combien de bases forment un codon ?
4. Quel acide aminé remplace Glu dans l’hémoglobine S ?
Réponses : dans le cytoplasme, sur les ribosomes · ARNm : A U G C C A · trois · la valine (Val). Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Écrire T dans un ARN : l’ARN contient U à la place de T.
Dire que l’ADN sort du noyau : c’est sa copie, l’ARNm, qui en sort.
Croire qu’un gène fabrique directement un caractère : il passe toujours par une protéine.
je réfléchisla celluleles outils
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Méthode
Pour un exercice « ADN → protéine » : 1) écris l’ARNm complémentaire du brin transcrit ; 2) découpe-le en codons de 3 bases à partir de AUG ; 3) lis chaque codon dans le tableau du code ; 4) arrête-toi au codon stop.
Activité d’intégration
Paul et Mireille, deux jeunes de Garoua, veulent se marier. Le test d’électrophorèse montre qu’ils sont tous les deux porteurs (AS) du gène de la drépanocytose, sans être malades. Leur famille pense qu’il s’agit d’une malédiction.
Explique à la famille l’origine génétique de la drépanocytose.
Montre, de l’ADN jusqu’au globule rouge, comment la maladie apparaît.